NASA月球上裝Wi-Fi，中國空間站開直播

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盡管月球上的Wi-Fi技術(shù)目前仍然在探索當(dāng)中，不過這一概念的應(yīng)用，也為地球上的社區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來了許多啟發(fā)。

如研究發(fā)現(xiàn)，只需要將每個(gè)Wi-Fi路由器設(shè)置距離間隔不超過100米，那么就能有效解決社區(qū)的網(wǎng)絡(luò)問題，讓一個(gè)四口之家能夠達(dá)到7.5Mbps的下載速度。例如將Wi-Fi路由器連接到2萬個(gè)左右的路燈或者電線桿上，就能解決美國克利夫蘭的網(wǎng)絡(luò)連接問題，可以為該地區(qū)近31%沒有寬帶接入的家庭提供Wi-Fi服務(wù)。

早在一年前，NASA便已經(jīng)計(jì)劃在月球上建設(shè)網(wǎng)絡(luò)了，不過那個(gè)時(shí)候并不是Wi-Fi，而是4G網(wǎng)絡(luò)，諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室、SpaceX等13家公司簽署了這一合同。

在月球上建設(shè)的4G網(wǎng)絡(luò)，不僅要求如地球上的應(yīng)用一樣進(jìn)行語音傳輸與數(shù)字信號傳輸，還需要滿足遠(yuǎn)距離操作任務(wù)指令的條件，比如遠(yuǎn)距離操控月球車。

此外，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備需要應(yīng)對嚴(yán)酷、充滿宇宙輻射的月球環(huán)境，并且能夠適應(yīng)超過250度以上的晝夜溫差。同時(shí)，在運(yùn)輸過程中，也要避免震動、沖擊、加速等過程對設(shè)備造成的影響。

當(dāng)然除了不小的挑戰(zhàn)外，在外太空建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，也并非完全都是挑戰(zhàn)。據(jù)紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校電子和計(jì)算機(jī)工程助理教授Dola Saha透露，在真空環(huán)境中，信號的傳播模型會有所不同，由于沒有樹木以及建筑物等地面障礙物，信號的傳播效率可能會更高。

不過在另一方面，效率高也意味著即便距離很遠(yuǎn)，其信號強(qiáng)度仍然不會太弱，對于想要聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備而言是個(gè)好消息，但是對于射電天文學(xué)而言，這就太糟了。

射電望遠(yuǎn)鏡很容易被射頻信號干擾到，舉個(gè)例子，一臺位于火星的手機(jī)其新發(fā)射信號所攜帶的能量也足以干擾到英國曼徹斯特的卓瑞爾班克無線電觀測站，因此如果要在月球上建設(shè)一條完整的通信網(wǎng)絡(luò)對于地球射電天文學(xué)可能是一場災(zāi)難。

好在已經(jīng)有機(jī)構(gòu)注意到這一情況，通過適當(dāng)?shù)钠帘魏吞岣咝盘柊l(fā)生精度，信號干擾可以得到一些緩解，不少天文學(xué)家也在不斷研究減少射頻干擾的策略。

中國天鏈系統(tǒng)

不僅是美國的NASA在太空中準(zhǔn)備部署4G和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，中國也在天空中部署了Wi-Fi。今年6月份，神舟12號發(fā)射，中國進(jìn)入到了空間站時(shí)代，在空間站中便安裝了Wi-Fi設(shè)備。

太空中的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是有其必要性的，不僅可以維系航天器的日常工作，對于航天員的生活、科研等方面都有極大地便利，也有利于與地面之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

盡管沒有如同NASA準(zhǔn)備直接在月球上建設(shè)Wi-Fi設(shè)備，但在空間站中建設(shè)Wi-Fi同樣不容易，要知道Wi-Fi還需要地面的信號基站、光纖網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)或者星鏈類地軌衛(wèi)星的支持。

而中國的空間站天宮距離地球表面達(dá)到400千米，每秒鐘飛行速度達(dá)到7700米，采用傳統(tǒng)基站、網(wǎng)線、光線方式基本不可能進(jìn)行通信傳輸，低軌衛(wèi)星也很難提供有效的服務(wù)，因?yàn)檫@類衛(wèi)星飛的低，導(dǎo)致與空間站的相對速度極快，網(wǎng)絡(luò)傳輸更是談不上了。

那么天宮是怎么解決Wi-Fi問題的？答案是將信號基站建造的更高一些。這里需要科普一個(gè)小知識，即地球靜止軌道，該軌道位于地球赤道上空35786千米，位于這個(gè)軌道上的衛(wèi)星繞地球一周的時(shí)間與地球自轉(zhuǎn)完全相同，所以從地面上來看，會認(rèn)為衛(wèi)星從來就沒有動過。

中國將一套中繼衛(wèi)星通信系統(tǒng)，代號天鏈，發(fā)射到了地球靜止軌道上，而這套中繼衛(wèi)星系統(tǒng)早在2008年便已經(jīng)發(fā)射升空，2019年又將新一代天鏈系統(tǒng)發(fā)射到太空當(dāng)中。數(shù)據(jù)傳輸速率和多目標(biāo)服務(wù)能力也有較大提升，將對提高中低軌衛(wèi)星、載人航天器信息回傳時(shí)效性、在軌運(yùn)行安全性和任務(wù)實(shí)施靈活性發(fā)揮更加重要作用。

有了這套系統(tǒng)，對于高度僅400千米的天宮自然是綽綽有余。提升有多大呢，在2003年神舟5號升空時(shí)，楊利偉想要與地面進(jìn)行通話，只能依靠飛過中國上空區(qū)域才能連接信號，且時(shí)間只有短短的5分鐘左右。

而到了2013年的神舟10號時(shí)，也就是天鏈系統(tǒng)正式建立完成1年后，航天員便可以通過直播的方式進(jìn)行長達(dá)51分鐘的太空授課。期間飛船已經(jīng)繞著地球飛了大半圈，到了2016年的天宮二號與神舟11號時(shí)，兩位航天員在太空的33天時(shí)間里，幾乎每天都能在新聞聯(lián)播中看到他們的實(shí)時(shí)通信身影。

當(dāng)前，覆蓋全球中繼衛(wèi)星通信，從運(yùn)營能力和覆蓋范圍來看，最強(qiáng)的當(dāng)屬中國與美國。不論是美國的NASA，還是中國CNSA（中國國家航天局），都在不斷努力向天空中探索，畢竟我們的未來，就是星辰大海。